Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện đến quá trình lên men tĩnh chủng Bacillus sử dụng để sản xuất chế phẩm để xử lý môi trường nuôi tôm

Luận Văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện đến quá trình lên men tĩnh chủng Bacillus sử dụng để Sản xuất chế phẩm để xử lý môi trường nuôi tôm

Mục lục

Trang

Lời nói đầu 2

Phần I: Tổng quan 3

I Vi sinh vật và vai trò của chúng I.1 Đặc điểm chung của vi sinh vật 3

I.2 Dinh dỡng của vi sinh vật 4

I.3 Yếu tố ảnh hởng đến hoạt động sống của vi sinh vật 5

I.4 Vai trò của vi sinh vật trong việc bảo vệ môi trờng 7

II Vi khuẩn Bacillus và vai trò phân giải các hợp chất hữu cơ 8

II.1 Vi khuẩn Bacillus 8

II.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ dới tác động của các enzim proteaza, amylaza, xelluloza 8

III Vài nét về môi trờng nuôi tôm ở nớc ta III.1 Tình hình phát triển nghề nuôi tôm ở nớc ta 9

III.2 Đặc điểm và những thông số cơ bản đánh giá môi trờng nớc nuôi tôm 10

III.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trờng nớc nuôi tôm 12

III.4 Yêu cầu về nớc nuôi 13

III.5 Tình hình xử lý môi trờng nớc nuôi tôm 13

IV Sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản 14

V Vi khuẩn Bacillus với chế phẩm sinh học xử lý môi trờng nuôi tôm.15 Phần II: vật liệu và ph ơng pháp nghiên cứu I Vật liệu 17

I.1 Chủng giống 17

I.2 Thiết bị 17

I.3 Hoá chất 17

I.4 Môi trờng nghiên cứu 18

II. Phơng pháp nghiên cứu 19

II.1 Nghiên cứu đặc điểm cơ bản của các chủng Bacillus (D2, G1, PA).19 II.2 Nhân giống, lên men và thu hồi sinh khối 20

II.3 Nghiên cứu tạo chế phẩm Bioche 20

II.4 Phơng pháp xác định đơn vị tạo khuẩn lạc 20

Phần III: H ớng nghiên cứu . 22

Tài liệu tham khảo

Lời mở đầu

Thế giới vi sinh vật xung quanh chúng ta rất đa dạng và phong phú Sự tồn tại của chúng xác định những vai trò quan trọng không thể thiếu của chúng trong thế giới sinh vật

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vốn hiểu biết của chúng ta về thế giới nhỏ bé ấy dần đợc mở rộng Con ngời đã biết sử dụng chúng vào

những mục đích khác nhau, phục vụ lợi ích của con ngời Từ rất lâu, chúng ta đã biết ứng dụng vai trò của vi sinh vật trong các ngành chế biến thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệp, y học, môi trờng

Trong những năm qua, nuôi trồng thuỷ sản đã có sự phát triển vợt bậc cả về sản lợng, diện tích, và cả đa dạng về đối tợng nuôi, góp phần chuyển đổi cơ cấu kinh

tế nông thôn, tạo việc làm, tăng thu nhập, cải thiện mức sống cho ng dân

Tuy nhiên, ở nớc ta, sự phát triển của ngành thuỷ sản vẫn là sự phát triển tự phát, ít có quy hoạch và đặc biệt là vấn đề môi trờng nuôi cha có biện pháp xử lý th-ờng xuyên và thích hợp nên môi trth-ờng nớc nuôi tôm cá có nguy cơ bị ô nhiễm nghiêm trọng dịch bệnh có cơ hội phát triển Điều đó ảnh hởng lớn đến chất lợng và sản lợng tôm cá Trớc đây, để giải quyết tình trạng này, ngời ta sử dụng hoá chất Tuy nhiên, ngoài tác dụng mong muốn, các hoá chất còn gây những tác hại ảnh hởng xấu đến môi trờng và cả con ngời Cụ thể là lợng chất kháng sinh sử dụng còn tồn d trong môi trờng thuỷ sinh, tích tụ các trong vật nuôi, ảnh hởng đến an toàn thực phẩm Đó là rào cản lớn trong việc xuất khẩu thuỷ sản, gây thiệt hại cả về kinh tế và

uy tín trên thị trờng thế giới

Hớng tới sự phát triển bền vững đã và đang là chiến lợc phát triển kinh tế

đúng đắn nhằm tạo ra các sản phẩm sạch và đặc biệt là sản xuất không làm ảnh hởng

đến môi trờng sinh thái Việc chọn giải pháp thích hợp để xử lý môi trờng nớc nuôi tôm là hết sức quan trọng Phơng pháp sử dụng chế phẩm sinh học chứa các vi sinh vật mang những đặc tính cần thiết để xử lý môi trờng nớc nuôi tôm, tăng khả năng đề kháng của tôm đang đợc sử dụng thành công ở nhiều nớc trên thế giới Hiện nay, chế phẩm sinh học đã và đang đợc nghiên cứu, ứng dụng tại Việt Nam và bớc đầu đã có những kết quả khả quan

Trong đợt thực tập này, tôi đợc nhà trờng phân công thực tập tại Viện công nghệ sinh học – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam Dới sự hớng dẫn của TS

Võ Thị Thứ, tôi đợc giao đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hởng của các điều kiện đến quá trình lên men tĩnh chủng Bacillus sử dụng để sản xuất chế phẩm xử lý môi trờng nuôi tôm” Đây là một đề tài có ứng dụng thực tế trong điều kiện nuôi trồng thuỷ sản

ở nớc ta

Phần I:

Tổng Quan

I Vi sinh vật và vai trò cuả chúng trong việc bảo vệ môi tr ờng

I.1 Đặc điểm chung của vi sinh vật

Vi sinh vật là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có hình thể bé nhỏ, muốn thấy rõ đợc ngời ta phải sử dụng tới kính hiển vi

Vi sinh vật không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới, chúng thậm chí thuộc về nhiều giới sinhvật khác nhau Giữa các nhóm có thể không có quan hệ mật thiết với nhau Chúng có chung các đặc điểm sau:

I.1.1 Kích thớc nhỏ bé.

Vi sinh vật có kích thớc vô cùng nhỏ bé, đơn vị để đo kích thớc của chungs là micromet, 1m = 10–3 mm Chính vì kích thớc nhỏ bé nh vậy nên diện tích bề mặt của một tập đoàn vi sinh vật là rất lớn

I.1.2 Hấp thụ nhiều, chuyển hoá nhanh

Mặc dù kích thớc nhỏ bé, nhng vi sinh vật lại có năng lực hấp thu và chuyển hoá của chúng có thể vợt xa các sinh vật bậc cao Chính năng lực chuyển hoá nhanh

đó đã đóng vai trò lớn trong hoạt động sống của chúng và có tác động đến cuộc sống của con ngời

I.1.3 Sinh trởng nhanh, phát triển nhanh.

Vì chúng có khả năng thu và chuyển hoá nhanh nên so với những vi sinh vật khác chúng có tốc độ sinh trởng cũng nh sinh sôi nảy nở vô cùng lớn

I.1.4 Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị.

Do khả năng sinh sôi nảy nở nhanh nên khả năng thích ứng của chúng với môi trờng cũng nhanh hơn so với những vi sinh vật khác trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng với những điều kiện sống bất lợi Ngời ta nhận thấy lợng enzim thích ứng chiếm tới 10% lợng chứa protein trong tế bào vi sinh vật Phần lớn vi sinh vật có thể giữ nguyên mức sống ở nhiệt độ của N2 lỏng (–1960 C), thậm chí ở nhiệt độ (– 2530 C), một số vi sinh vật có thể sinh trởng ở 2500C, một số vi sinh vật có thể sinh trởng ở

3000C

Vi sinh vật rất dễ sinh biến dị bởi chúng thờng có cấu tạo đơn bào, sinh sản mạnh với số lợng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trờng sống Tần số biến dị ở vi sinh vật thờng là 10–5 –:– 10–10 Hình thức biến dị thờng gặp là đột biến gen và dẫn đến những biến đổi về hình thái, cấu tạo, kiểu trao đổi chất, sản phẩm trao đổi chất, tính kháng nguyên, kháng thể

I.1.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật phân bố ở khắp nơi trên trái đất Chúng có mặt trên cơ thể ng ời,

động vật, thực vật, trong đất, trong nớc, trong khôngkhí, trên mọi đồ dùng, vật liệu,

từ biển khơi đến núi cao, từ nớc ngầm đến nớc mặt Trong đờng ruột của con ngời thờng có không dới 100–400 loài vi sinh vật khác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối l-ợng khô của phân

Về chủng loại: Trong khi toàn bộ sinh giới động vật có khoảng 1,5 triệu loài,

thực vật có khoảng 0,5 triệu loài thì vi sinh vật có tới trên 100 nghìn loài bao gồm 30 nghìn loài động vật nguyên sinh; 69 nghìn loài nấm; 23 nghìn loài vi tảo; 2,5 nghìn loài vi khuẩn lam; 1,5 nghìn loài vi khuẩn; 1,2 nghìn loài virut

I.2 Dinh dỡng vi sinh vật

Vi sinh vật không có cơ quan dinh dỡng riêng biệt, các chất dinh dỡng vào tế bào và các sản phẩm của quá trình sống từ tế bào tiết ra môi trờng qua toàn thể tế mặt tế bào nhờ quá trình khuếch tán, thẩm thấu và hấp thụ

I.2.1 Dinh dỡng cacbon

Tuỳ thuộc vào khả năng đồng hoá các nguồn cacbon mà có thể chia vi sinh vật thành 2 nhóm: tự dỡng và dị dỡng

 Vi sinh vật tự dỡng

Vi sinh vật tự dỡng có khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ CO2,

H2O và muối khoáng Dựa vào nguồn năng lợng dùng cho tổng hợp, chúng lại

đợc chia thành các vi sinh vật quang hợp và hoá hợp

– Các vi sinh vật quang hợp dùng nguồn năng lợng mặt trời, chúng có các màu tựa nh diệp lục ở cây xanh Những vi khuẩn có sắc tố màu đỏ thuộc phân nhóm này

– Các vi sinh vật hoá hợp dùng nguồn năng lợng đợc giải phóng trong các phản ứng oxy hoá các chất vô cơ Vi khuẩn nitơ sử dụng nguồn năng l ợng trong phản ứng oxy hoá NH3 để tổng hợp các hợp chất hữu cơ Những vi khuẩn nitrat, vi khuẩn lu huỳnh không màu, vi khuẩn sắt thuộc phân nhóm này

– Ngoài nguồn CO2, một số loài vi sinh vật tự dỡng có thể sử dụng nguồn cơ chất là H2S để quang hợp thành các vật chất tế bào và không giải phóng ra O2

 Vi sinh vật dị dỡng

Vi sinh vật dị dỡng chỉ đồng hoá đợc các hợp chất hữu cơ Chúng đợc chia làm 2 nhóm hoại sinh và kí sinh

– Vi sinh vật hoại sinh dinh dỡng bằng các thức ăn hữu cơ đã chết Thuộc phân nhóm này là các vi khuẩn gây thối, lên men, các nấm men, nấm mốc

– Vi sinh vật ký sinh thờng là các vi sinh vật gây bệnh, những virut và thực khuẩn thể sống bám vào những cơ thể sống

I.2.2 Dinh dỡng Nitơ.

Nguồn Nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH3 (NH4 ) Nguồn Nitơ có

dự trữ nhiều nhất trong tự nhiên là nguồn Nitơ tự do (N2) trong khí quyển Đa số vi sinh vật không có khả năng đồng hoá N2 trong không khí Tuy nhiên, có những vi sinh vật có thể chuyển hoá N2 thành NH3 nhờ hoạt động xúc tác của một hệ thống enzim có tên là Nitrogenaza Các vi sinh vật gọi là vi sinh vật cố định Nitơ

Ngoài ra, vi sinh vật còn có khả năng đồng hoá tốt Nitơ chứa trong thức ăn hữu cơ Các thức ăn này sẽ vừa là nguồn Cacbon vừa là nguồn Nitơ cung cấp cho vi sinh vật Vi sinh vật không có khả năng hấp thụ trực tiếp các protein cao phân tử Chỉ

có các polypeptit chứa không quá 5 gốc axitamin mới có thể di chuyển trực tiếp qua màng tế bào chất của vi sinh vật Rất nhiều vi sinhvật có khả năng sản sinh proteaza xúc tác việc thuỷ phân protein thành các hợp chất phân tử thấp có khả năng xâm nhập vào tế bào vi sinh vật

Nguồn Nitơ hữu cơ thờng đợc sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật là pepton – loại chế phẩm thuỷ phân không triệt để của một loại protein nào đó

Các hợp chất hữu cơ chứa cả Cacbon và Nitơ (pepton, nớc thịt, nớc chiết ngô, nớc chiết nấm men, nớc chiết giá đậu, nớc chiết đại mạch ) có thể sử dụng vừa là nguồn Cacbon vừa là nguồn Nitơ đối với vi sinh vật

I.2.3 Nguồn dinh dỡng khoáng của vi sinh vật

Những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật đòi hỏi phải đợc cung cấp với liều l-ợng lớn gọi là những nguyên tố đa ll-ợng Những nguyên tố đa ll-ợng cần thiết cho vi sinh vật nh:K, P, Ca, Mg, Còn những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật chỉ đòi hỏi với liều lợng rất nhỏ đợc gọi là các nguyên tố vi lợng Những nguyên tố vi lợng nh-:Zn, Mn, Ni, Cu,

Phần lớn các vi sinh vật dinh dỡng các nguyên tố này ở dạng muối khoáng Nguồn K và P có thể dùng K2HPO4, KH2PO4 hoặc (NH4)HPO4, NH4H2PO4 và K2SO4 Nguồn Mg và S là MgSO4, nguồn Fe là FeCl3, FeSO4 Các nguyên tố vi lợng có sẵn trong thành phần cơ chất hoặc trong dạng muối khoáng có trong nớc

I.2.4 Nhu cầu về Vitamin

Vitamin là các chất sinh trởng đóng vai trò quan trọng trong thức ăn bổ sung cho vi sinh vật Một số vi sinh vật cần vitamin trong môi trờng dinh dỡng, một số

khác thì có thể tự tổng hợp đợc Những vitamin có ảnh hởng đến sinh trởng của vi sinh vật là PP, B1, B2, B5, H

I.3 Các yếu tố bên ngoài ảnh hởng đến hoạt động sống của vi sinh vật

Mọi hoạt động sống của vi sinh vật đều liên quan đến môi trờng Các vi sinh vật không chỉ có nhu cầu về dinh dỡng mà còn chịu ảnh hởng bởi nhiều yếu tố khác ngoài môi trờng nh: nhiệt độ, độ ẩm, pH Các yếu tố này có thể làm kích thích hoặc

ức chế , thậm chí tiêu diệt vi sinh vật Đồng thời sự phát triển của vi sinh vật cũng làm thay đổi môi trờng Các yếu tố này chia làm 3 nhóm chính:

I.3.1 Các yếu tố vật lý:

 Nhiệt độ: có ảnh hởng rất lớn đối với hoạt động sống của vi sinh vật Mọi loài vi sinh vật chỉ có khả năng hoạt động trong một giới hạn nhiệt độ nhất

định Có vi sinh vật a lạnh, a ấm, a nóng

 Độ ẩm: Tế bào vi sinh vật chứa lợng nớc khá lớn (70%–80%), muốn trao

đổi chất và tiến hành mọi hoạt động sống khác, vi sinh vật cần có lợng nớc nhất

định trong môi trờng Những vi sinh vật khác nhau có yêu cầu độ ẩm khác nhau, thờng mỗi loài vi sinh vật có một giới hạn về độ ẩm tối thiểu để phát triển

Đối với nấm mốc có độ ẩm cực tiểu là 15%

Đối với vi khuẩn có độ ẩm cực tiểu là 20%–30%

 Nồng độ các chất hoà tan: Lợng chất hoà tan của môi trờng có ảnh hởng nhiều đến hoạt động sống của vi sinh vật Nừu nồng độ dung dịch môi trờng quá cao sẽ làm cho tế bào lâm vào tình trạng khô hạn sinh lý Nừu nồng độ dịch ngoài tế bào quá thấp ví dụ nh đặt tế bào trong nớc cất sẽ làm tế bào trơng phồng lên

 Các tia năng lợng: ánh sáng mặt trời có tác dụng trực tiếp đối với đại đa số

vi sinh vật ánh sáng khuếch tán ức chế một số vi sinh vật có thế gây chết khi

có tác dụng trong thời gian dài Tia tử ngoại có tác dụng mạnh với vi sinh vật, làm phân huỷ một số các chất hữu cơ trong tế bào, làm đông tụ protein, tia hồng ngoại ít có tác dụng đối với vi sinh vật, chỉ làm tăng nhiệt môi trờng th-ờng dùng để sấy khô sản phẩm

 Siêu âm: Siêu âm đợc tạo thành do những dao động với tần số cao trên 200.000 dao động/ giây (200.000Hz) Siêu âm có tác dụng rất mạnh lên tế bào

vi sinh vật Nhiều vi sinh vật chết chỉ sau khi tác dụng siêu âm trong 1 phút

I.3.2 Các yếu tố hoá học

 pH môi trờng: pH môi trờng có ảnh hởng lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật, pH thay đổi làm diện tích màng tế bào chất thay đổi, vì thế sự hấp thụ các loại thức ăn cũng thay đổi, làm thay đổi chiều hớng của một số phản ứng

Mỗi loại vi sinh vật có một khoảng pH tối thích khác nhau, thờng thì vi khuẩn, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật phát triển thích hợp ở pH = 6,5 – 7,5;

vi khuẩn gây thối thờng phát triển trong môi trờng kiềm, nấm men và nấm mốc phát triển thích hợp trong khoảng pH = 3–6

 Thế oxy hoá– khử: Thế oxy hoá – khử của môi trờng có thể kích thích hay ức chế hoạt động sống của vi sinh vật Vi sinh vật hiếu khí hoạt động ở thế oxy hoá – khử cao, vi sinh vật kỵ khí thì ngợo lại, vi sinh vật tuỳ tiện thì có thể phát triển trong điều kiện thế oxy hoá – khử thay đổi

 Các chất độc đối với vi sinh vật: Nhiều hoá chất có thể làm ức chế hoạt

động của vi sinh vật hoặc tiêu diệt chúng Các chất độc thờng tác dụng trực

tiếp đối với nguyên sinh chất, phá hoại cấu trúc của nó và các quá trình hoạt

động sống bình thờng của tế bào bị ảnh hởng hoặc đình chỉ Ví dụ nh: Muối của các kim loại nặng, axit, kiềm, các hợp chất oxy hoá mạnh, các chất có áp suất thẩm thấu cao, kháng sinh

Cùng một loại hoá chất tác dụng lên các loài vi sinh vật khác nhau cho hiệu quả khác nhau, nó còn phụ thuộc vào nồng độ và dạng tế bào: Bào tử có sức chịu cao hơn thể dinh dỡng

I.3.3 Các yếu tố sinh học

Các sinh vật ảnh hởng đến hoạt động sống của vi sinh vật thông qua mối quan hệ tơng hỗ khá phức tạp trong tự nhiên

Các quan hệ đó là:

– Quan hệ cộng sinh – Quan hệ hỗ sinh – Quan hệ ký sinh – Quan hệ kháng sinh

I.4 Vai trò của vi sinh vật trong bảo vệ môi trờng

Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc phân giải các phế thải nông nghiệp, phế thải đô thị, phế thải công nghiệp và vì vậy có vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ môi trờng

Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học, việc xử lý làm sạch môi trờng ô nhiễm bằng phơng pháp sinh học đã đợc tiến hành Phơng pháp này dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn dị dỡng hoại sinh có trong

n-ớc bị nhiễm bẩn Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn đợc khoáng hoá và trở thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nớc

Cho đến nay ngời ta đã xác định đợc rằng các vi sinh vật có thể phân huỷ

đ-ợc tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo Mức độ phân huỷ và thời gian phân huỷ phụ thuộc trớc hết vào cấu tạo của chất hữu cơ, độ hoà tan trong nớc và hàng loạt các yếu tố ảnh hởng khác

Vi sinh vật có trong nớc nhiễm bẩn sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dỡng và tạo ra năng lợng Quá trình dinh dỡng làm cho chúng sinh trởng, phát triển đồng thời làm sạch nớc, có thể làm sạch gần nh hoàn toàn các chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ

II Vi khuẩn Bacillus và quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ

II.1 Vi khuẩn Bacillus

Vi khuẩn Bacillus là trực khuẩn rất phổ biến trong tự nhiên, có cấu tạo hình

que, là vi khuẩn gram dơng, đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi hoặc thành sợi

Chúng có đặc điểm là:

– Sống hiếu khí hoặc kỵ khí tuỳ tiện

– Sinh bào tử, khi sinh bào tử không biến dạng hình thái tế bào Bào

tử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hoá chất, kháng áp suất thẩm

thấu Ví dụ: Bacillus aureus chịu đợc nhiệt độ 1000C trong 2 phút, Bacillus subtilis chịu đợc 180 phút, Bacillus mesentericus chịu đợc 380 phút Năng lực đề kháng với tia phóng xạ của bào tử Bacillus megaterium gấp 36 lần của

tế bào dinh dỡng vi khuẩn E.coli Đặc biệt đã có những chứng cứ về việc duy trì sức sống 200 – 300 năm của bào tử vi khuẩn Bacillus subtilis.\

– Sinh tổng hợp các enzim phân huỷ các hợp chất hữu cơ (protein,

tinh bột ) Các enzim do Bacillus sinh ra có hoạt tính cao là –amylaza,

proteaza

II.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ dới tác dụng của các enzim proteaza, -amylaza, xenluloza.amylaza, xenluloza.

II.2.1 Sự phân giải protein dới tác dụng của hệ enzim proteaza

Protein là các enzim xúc tác sự thuỷ phân các liên kết peptit (CO–NH) trong phân tử protein và các chất tơng tự Sản phẩm thuỷ phân cuối cùng là các axit amin, sản phẩm trung gian là các peptit có mạch dài, ngắn khác nhau và

có loại thơng phẩm là pepton (sản phẩm thuỷ phân dở dang của protein)

Protein polypeptit oligopeptit peptit axit amin

Protein còn bị thuỷ phân sâu hơn trong quá trình thối rữa, sau các axit amin là các amit, rồi amon hoá thành NH3 cùng với các khí thối (H2S, )

II.2.2 Sự phân giải tinh bột dới tác dụng của enzim -amylazaamylaza

–amylaza hầu nh không có tác dụng lên tinh bột nguyên thể, tác dụng mạnh lên tinh bột đã hồ hoá Quá trình thuỷ phân xảy ra theo nhiều giai đoạn

– giai đoạn đầu (Giai đoạn dextrin hoá ): Chỉ một số liên kết trong phân tử cơ chất bị thuỷ phân tạo thành một lợng dextrin, độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh

– Giai đoạn 2 (Giai đoạn đờng hoá ): các dextrin vừa đợc tạo thành bị thuỷ phân tiếp tục tạo thành các dextrin phân tử thấp hơn là maltoza và glucoza

Tinh bột Dextrin Dextrin phân tử thấp Matoza, Glucoza Thờng –amylaza chỉ thuỷ phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp và một ít đờng Maltoza

II.2.3 Sự phân giải xenluloza dới tác dụng của enzim xenlulaza

Xenlulaza là một hệ enzim xúc tác sự thuỷ phân xenluloza thành xenlobioza

và cuối cùng thành glucoza Sự phân giải xenluloza dới tác dụng của hệ enzim xenlulaza xảy ra theo 3 giai đoạn sau:

– Giai đoạn 1: Dới tác dụng của tác nhân C1, xenluloza nguyên thể chuyển thành xenluloza hoà tan Ngời ta cho rằng tác C1 gây ra sự biển đổi xenluloza trong giai đoạn này không phải là enzim mà là bao gồm một số tác nhân nào đó đặc trng của môi trờng có vi sinh vật phát triển

– Giai đoạn 2: xenluloza sau khi qua giai đoạn 1 sẽ tiếp tục bị thuỷ phân dới tác dụng xúc tác của hệ enzim thuỷ phân Cx tạo thành đờng xenlobioza Enzim Cx còn gọi là enzim .1,4–gluconaza

– Giai đoạn cuối: dới tác dụng của enzim xenlobioza ( – glucozidaza), đờng xenlobioza bị thuỷ phân thành glucoza

Xenluloza xenluloza xenlobioza glucoza

C1 Cx –glucozidaza

III Vài nét về nghề nuôi tôm ở n ớc ta

III.1 Tình hình phát triển nghề nuôi tôm ở nớc ta

Tôm là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều nớc, đặc biệt là các nớc Châu á Sản lợng nuôi tôm và nghề nuôi tôm đã dần dần chiếm vị trí quan trọng trong nuôi trồng thuỷ sản của nhiều nớc nh Thái Lan, Đài Loan, Malaysia, Trung Quốc và đặc biệt ở Việt Nam

Với đờng bờ biển trải dài hàng nghìn km, vùng biển mở rộng ra ngoài khơi hàng trăm hải lý, diện tích ao hồ trong đất liền lớn, Việt Nam có nhiều tiềm năng và lợi thế để phát triển kinh tế thuỷ sản trên tất cả các lĩnh vực: khai thác, nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu

Hiện nay, nghề nuôi tôm ở Việt Nam đang phát triển mạnh, đặc biệt là các tỉnh ven biển Trong đó các giống tôm đợc đầu t hơn cả là tôm sú và tôm he Diện tích nuôi tôm gia tăng nhanh chóng từ 50.000ha năm 1985 đến 295.000ha năm 1998;

mở rộng ở cả 3 miền Bắc, Trung, Nam Trong hơn một thập niên qua, sản lợng thuỷ sản từ khai thác và nuôi trồng tăng đáng kể: đạt 120,7 triệu tấn năm 1995, nếu tính từ năm 1989 sản lợng hàng năm tăng khoảng 15,6 triệu tấn Hỗu hết sản lợng tăng đến

từ nuôi trồng thuỷ sản Riêng tôm sú năm 2003 đã vợt 200 nghìn tấn, đóng góp trên

1 tỷ đô la trong tổng số 2,24 tỷ đô la giá trị xuất khẩu của toàn ngành

Nhu cầu thị trờng đối với tôm nuôi vẫn ngày càng tăng lên làm cho con tôm

có một giá cả hấp dẫn và ngành công nghiệp nuôi tôm có đợc đầu ra ổn định Nuôi tôm công nghiệp có thể đạt lợi nhuận từ 50 – 80% tổng doanh thu

Tuy nhiên, từ nam 1990–1995 sản lợng nuôi tôm có xu hớng giảm do các nguyên nhân từ sự suy thoái môi trờng, quản lý ao nuôi không hợp lý và sự thất thu

do dịch bệnh Các số liệu thống kê cho thấy sản lợng tôm nuôi trên thế giới giảm từ 733.000 tấn năm 1994 xuống còn 712.000tấn năm 1995 và còn 693.000tấn năm

1996 Tại Việt Nam, 2 năm 1994–1995 hiện tợng tôm nuôi chết hàng loạt và lan rộng trên hầu hết các tỉnh ven biển phía Nam đã gây thiệt hại trên dới 250 tỷ đồng Việc khống chế mầm bệnh bằng cách dùng hoá chất theo phơng pháp truyền thống cho thấy ngày càng mang lại hiệu quả thấp đối với mầm bệnh mới xuất hiện Ngợc lại, Công nghệ sinh học ngày càng gia tăng vai trò hữu hiệu của mình trong chẩn

đoán mầm bệnh, giải thích rõ quá trình phát sinh bệnh, phát triển các phơng thức chẩn đoán và phòng ngừa hữu hiệu đối với dịch bệnh

III.2 Đặc điểm và những thông số cơ bản đánh giá nguồn nớc nuôi tôm

III.2.1 Đặc điểm của môi trờng nớc nuôi tôm

Môi trờng nớc nuôi tôm nói riêng và môi trờng nuôi trồng thuỷ sản nói chung

đều có hàm lợng chất hữu cơ rất lớn và có diễn biến phức tạp Thời gian đầu khi nớc cha bị ô nhiễm thì tôm sinh trởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, nhng chỉ sau một thời gian tôm sinh trởng, bài tiết và lột xác cùng với lợng thức ăn thừa do tôm không sử dụng hết tích tụ lại dần dần và đây là nguyên nhân gây ô nhiễm cho các thuỷ vực Sự phân giải các chất hữu cơ d thừa này làm tăng nồng độ các loại khí độc

nh amoniac, metan, H2S, NH4 , NO3– ; sự hoà tan các chất này trong nớc tuy ít đạt

đến ngỡng gây chết cho tôm nhng sẽ rất có hại do tạo ra các stress và giảm sức đề kháng bệnh ở tôm nuôi, làm cho chúng dễ nhiễm bệnh mà chết Bởi ngoài việc sinh

ra các chất độc thì chất thải là nơi phát sinh ra các dòng vi sinhvật gây bệnh cho tôm

đặc biệt là bệnh đen mang, mòn đuôi, cụt râu Nớc thờng có khả năng tự làm sạch nhờ hệ vi sinh vật có trong nớc Tuy nhiên, do quá trình nuôi tôm thâm canh nên nớc không có đủ thời gian và nguồn vi sinh vật thực hiện quá trình này

II.2.2 Những thông số cơ bản đánh giá nớc nuôi tôm

 Nhiệt độ: Nhiệt độ là điều kiện xác định đặc điểm các quá trình sinh học, hoá học, lý học, diễn ra trong nớc Chế độ oxy và cờng độ quá trình tự làm sạch nguồn nớc phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nớc Nhiệt độ nớc nuôi ảnh hởng nhiều đến việc bắt mồi của tôm, nhiệt độ thích hợp cho tôm là 18 – 300C

 Độ pH: Độ pH đặc trng cho hoạt tính phản ứng của môi trờng Giá trị pH

đ-ợc tính theo công thức:

pH = –log[H+]

Độ pH của nớc ao nuôi ảnh hởng khá lớn đến sự sinh trởng của tôm, cá vì nó ảnh hởng đến tính độc và nồng độ của NH3, H2S Tính độc của NH3 và

H2S phụ thuộc vào dạng tồn tại của chúng trong môi trờng (NH3 và H2S ở dạng khí độc hơn ở dạng ion) Khi pH cao, NH3 tồn tại ở dạng khí nhiều, còn

H2S ở dạng khí ít, khi pH thấp thì NH3 tồn tại ở dạng khí ít, còn H2S ở dạng khí nhiều Đặc biệt khi pH = 7,5 – 8,5 thì NH3 và H2S tồn tại ở dạng độc là ít nhất

 Độ mặn: Đối với tôm càng xanh từ tôm bột đến tôm trởng thành đều sống ở nớc ngọt, chỉ có ấu trùng phải nuôi trong môi trờng có độ muối là 140/00 Đối với tôm sú độ mặn thích hợp là 15–35 0/00

 Độ oxy hoà tan: Oxy hoà tan trong nớc rất cần cho vi sinh vật hiếu khí và cho vật nuôi Lợng oxy hoà tan trong nớc phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức độ ô nhiễm của nguồn nớc, hoạt động sống của vi sinh vật trong thế giới thuỷ sinh, các hoạt động hoá sinh, hoá học và vật lý của nớc, Oxy hoà tan đợc tôm cá sử dụng trong quá trình hô hấp, đồng thời oxy hoà tan còn tham gia vào quá trình phân huỷ các thức ăn thừa, các chất thải của tôm, cá, xác động thực vật trong n-ớc, Khi môi trờng bị ô nhiễm nặng thì oxy hoà tan đợc dùng nhiều cho các quá trình sinh hoá dẫn đến hiện tợng thiếu oxy làm ảnh hởng đến hoạt động sống của tôm cá Nớc nuôi đủ tiêu chuẩn để nuôi tôm cá có hàm lợng oxy hoà tan là 5–8mg/l

 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD = Biochemical oxygen Demand): BOD là lợng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ có trong nớc bằng vi sinh vật hoại sinh hiếu khí Quá trình này còn đợc gọi là qúa trình oxy hoá sinh học Quá trình này đợc tóm tắt nh sau:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O +Q

Chỉ số BOD thờng đợc dùng để đánh giá độ nhiễm bẩn của nguồn nớc, BOD càng cao thì mức độ nhiễm bẩn càng lớn Môi trờng nớc nuôi tôm, cá do

sử dụng nhiều thức ăn nên hàm lợng các chất hữu cơ trong nớc cao Vì vậy, chỉ số BOD thờng cao

 Nhu cầu oxy hoá học (COD = chemical oxygen demand): COD là lợng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nớc thành CO2

và H2O bằng một chất oxy hóa mạnh

COD là đại lợng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nớc COD biểu thị lợng chất không thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật và lợng chất hữu cơ bị phân huỷ bằng vi sinh vật (BOD)

Trong ao nuôi, các thông số BOD và COD càng nhỏ càng tốt

 Hàm lợng chất rắn tổng số ( TS), chất rắn huyền phù (SS)

– Chất rắn tổng số: Chất rắn tổng số là toàn bộ lợng chất rắn ở dạng hoà tan và lơ lửng trong nớc TS đợc xác định bằng trọng lợng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lit nớc mẫu trên bếp cách thuỷ rồi sấy khô

ở 103 – 1050C đến khối lợng không đổi

– Chất rắn huyền phù: Chất rắn huyền phù là lợng chất rắn lơ lửng có trong nớc Chất rắn huyền phù đợc xác định bằng trọng lợng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc rồi sấy khô ở 1030C đến khối lợng không đổi

 Hàm lợng Nitơ: Nitơ là nguyên tố chủ yếu trong tế bào vi sinh vật, động vật nguyên sinh và là nguồn dinh dỡng, tác nhân kích thích sinh học để thực vật phát triển Nitơ có thể tồn tại ở các dạng chủ yếu sau: nitơ hữu cơ( N–CH), amoniac (NH3), Nitrit (–NO2–) và Nitơ tự do Hàm lợng Nitơ trong nớc cũng

đợc xem là chất chỉ thị tình trạng ô nhiễm của nớc Vì các dạng tồn tại của Nitơ

ở trong nớc là các khâu trong chuỗi phân huỷ các hợp chất chứa Nitơ hữu cơ (ví

dụ nh protein và các hợp phần của protein)

– Nếu nớc chứa hầu hết là các hợp chất Nitơ hữu cơ, amoniac (hoặc

NH4OH) thì chứng tỏ nớc mới bị ô nhiễm NH3 trong nớc sẽ gây ngộ độc cho tôm cá và các sinh vật khác trong nớc

– Nếu trong nớc có hợp chất Nitơ chủ yếu là nitrit (NO2– ) là nớc đã

bị ô nhiễm trong một thời gian dài hơn

– Nếu nớc chứa chủ yếu là hợp chất Nitơ ở dạng nitrat (NO3–) chứng

tỏ quá trình phân huỷ đã kết thúc Tuy vậy, các nitrat chỉ bền ở điều kiện hiếu khí, khi ở điều kiện thiếu khí hoặc kỵ khí các nitrat dễ bị khử thành

N2O, NO và Nitơ phân tử tách khỏi nớc bay vào không khí Nừu hàm lợng nitrat trong nớc cao có thể gây ngộ độc với ngời và vật nuôi (vì khi vào cơ thể nó sẽ chuyển thành Nitrit, chất này sẽ kết hợp với hồng cầu thành chất không vận chuyển oxy gây bệnh thiếu máu) ngoài ra, khi hàm lợng Nitơ trong nớc quá cao sẽ thúc đẩy quá trình phú dỡng của nớc, gây hiện tợng bùng nổ phát triển tảo gây thiếu oxy trong nớc làm tôm cá bị chết Khi tảo chết làm nớc bị ô nhiễm thứ cấp Ngợc lại, nếu hàm lợng Nitơ trong nớc quá nhỏ sẽ làm cho sinh vật trong nớc chậm phát triển, dẫn tới nớc lâu đợc làm sạch

 Hàm lợng phospho: Photpho tồn tại trong nớc dới dạng orthophotphat nh

H2PO4–, HPO42–,PO4–3, các polyphotphat nh Na3(PO3)6 và các photpho hữu cơ Tất cả các dạng polyphotphat đều có thể chuyển hoá về orthophotphat trong môi trờng nớc, đặc biệt là ở môi trờng axit và ở nhiệt độ cao

Photpho là một trong những nguồn dinh dỡng cho thực vật dới nớc, khi hàm lợng photpho trong nớc quá cao sẽ làm cho các loại tảo, các loại thực vật lớn phát triển, gây tắc thuỷ vực Sau đó tảo chết bị tự phân, thối rữa làm n ớc bị

ô nhiễm thứ cấp, thiếu oxy hoà tan và làm cho tôm cá bị chết

III.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm nớc nuôi tôm

Các ao nuôi tôm thâm canh có môi trờng rất phú dỡng, nguyên nhân chủ yếu

là do chúng ta đa quá nhiều thức ăn tổng hợp vào ao nuôi Thức ăn tổng hợp khá giàu protein (30–40%) làm cho 92% hàm lợng các chất hữu cơ chứa nitơ ô nhiễm trong